Схема индикатора уровня сигнала на светодиодах: Индикатор уровня сигнала на светодиодах

Содержание

Индикатор уровня сигнала на светодиодах

Определить уровень сигнала на индикаторных светодиодах необходимо для решения нескольких задач (показатели тока и напряжения, смены фазы), но наиболее часто такая схема применяется именно для отображения уровня звука.

В современной электронике индикаторные светодиоды отчасти уступили место устройствам на ЖКИ и светодиодных матрицах. Но схема такого типа не только наглядно показывает уровень сигнала, она также проста в реализации и довольно наглядна.

Из чего собрать светодиодный индикатор уровня?

За основу могут быть взяты аналого-цифровые преобразователи (АЦП) LM3914-16. Эти микросхемы способны управлять как минимум 10 диодами, а при добавлении новых чипов количество лампочек может увеличиваться практически до бесконечности. Индикатор может иметь любой цвет, а над исполнением корпуса лучше подумать заблаговременно, чтобы потом это не стало неожиданностью.

LM3914 имеет линейную шкалу, которая может также использоваться для измерения напряжения, а 15 и 16 – логарифмическую, но при этом цоколевка у микросхем ничем не отличается.

Светодиоды при этом могут быть любыми, импортными или отечественными, главное, чтобы они подходили для выполнения поставленной задаче. Например, можно использовать простейшие диоды АЛ307, но можно и более сложные.

Расчет схемы индикатора

Составление данного устройства не требует никаких специальных навыков. Расчет показателей тока и напряжения можно произвести в любой программе, как и чертеж.

Одна из «ножек» (9) микросхемы подключается к положительному входу подачи напряжения. Таким образом светодиоды будут управляться как единый столбец. Для того чтобы иметь возможность самостоятельно регулировать режимы при смене фазы, схема должна включать в себя переключатель, но может спокойно обойтись и без него, если эта опция не нужна.
Ток, проходящий через светодиоды для заданного напряжения и фазы можно рассчитать так:

Ic = 12,5/R

R – сопротивление на 7 и 8 «ножках»

Для тока в 1 мА R=12,5 / 0,001 А = 12,5 кОм.

А для тока в 20мА R=625 Ом.

Внедрение подстроечного резистора даст возможность регулировать яркость свечения, при отсутствии такой необходимости можно поставить обычный. Номиналы для них будут 10 кОм и 1 кОм соответственно.

Конечная схема светодиодного индикатора уровня получится приблизительно такой.

Она идеально подходит для моно-сигнала, но для стерео- придется составить ещё одну на второй канал. Они могут объединяться через обычный сетевой кабель с учетом фазы. Отменный вариант – сделать две одинаковые схемы, выполненные в разных цветах для демонстрации уровня каждого из каналов. Устройства также могут менять свой цветовой диапазон, но такая реализация будет несколько сложнее.

Величина C3 может быть равной 1 мкф при условии, что R4=100 кОм. Номинал R2 можно подбирать из диапазона 47-100 кОм.

В данной схеме используется транзистор КТ 315, но его можно заменить любым другим с подходящими параметрами (фазы сигнала, тока, вел-на напряжения, p-n переход).

Совет: Все необходимые элементы можно приобрести на радиорынке или в магазине, стоит учесть, что чипы LM3915-16 несколько дороже, чем LM3914. Менее затратный вариант – выпаять комплектующие с уже существующих плат.

В итоге получится приблизительно такое устройство:

Собрать индикатор уровня сигнала своими силами – вполне решаемая задача. Главное – найти из чего будет составляться схема, а после – уделить немного времени проверке и отладке устройства.

Светодиодный индикатор уровня сигнала звука на LM3915

LM3915 – интегральная микросхема (ИМС) производства компании Texas Instruments, реагирует на изменение входного сигнала и выдает сигнал на один или сразу несколько своих выходов. Благодаря своей конструктивной особенности, ИМС получила широкое распространение в схемах индикаторов на светодиодах. Так как светодиодный индикатор на основе LM3915 работает по логарифмической шкале, он нашёл практическое применение в отображении и контроле уровня сигнала в усилителях звуковой частоты.

Не стоит путать LM3915 с её родственниками LM3914 и LM3916, которые имеют аналогичное расположение и назначение выводов. ИМС серии 3914 обладает линейной характеристикой и идеальна для измерения линейных величин (ток, напряжение), а ИМС серии 3916 является более универсальной и способна управлять нагрузкой разного типа.

Краткое описание LM3915

Блок-схема LM3915 состоит из десяти однотипных операционных усилителей, работающих по принципу компаратора. Прямые входы ОУ подключены через цепочку из резистивных делителей с различными номиналами сопротивлений. Благодаря этому светодиоды в нагрузке зажигаются по логарифмической зависимости. На инверсные входы приходит входной сигнал, который обрабатывается буферным ОУ (вывод 5).

Внутреннее устройство ИМС включает маломощный интегральный стабилизатор, подключенный к выводам 3, 7, 8 и устройство для задания режима свечения (вывод 9). Диапазон питающего напряжения составляет 3–25В. Величину опорного напряжения можно задать в пределах от 1,2 до 12В при помощи внешних резисторов. Вся шкала соответствует уровню сигнала в 30 дБ с шагом 3 дБ. Выходной ток можно задать от 1 до 30 мА.

Схема индикатора звука и принцип её действия

Как видно из рисунка, принципиальная электрическая схема индикатора уровня звука состоит из двух конденсаторов, девяти резисторов и микросхемы, нагрузкой для которой служат десять светодиодов.

Для удобства подключения питания и аудиосигнала её можно дополнить двумя разъёмами под пайку. Собрать такое простое устройство под силу любому, даже начинающему, радиолюбителю.

Типовое включение предусматривает питание от источника 12В, которое поступает на третий вывод LM3915. Оно же, через токоограничивающий резистор R2 и два фильтрующих конденсатора С1 и С2, идёт на светодиоды. Резисторы R1 и R8 служат для снижения яркости последних двух красных светодиодов и являются необязательными. 12В также приходит на перемычку, которая управляет режимом работы ИМС через вывод 9. В разомкнутом состоянии схема работает в режиме «точка», т.е. происходит свечение одного светодиода, соответствующего входному сигналу. Замыкание перемычки переводит схему в режим «столбик», когда уровень входного сигнала пропорционален высоте светящегося столбца.

Резистивный делитель, собранный на R3, R4 и R7 ограничивает уровень входного сигнала. Более точная настройка осуществляется многооборотным подстроечным резистором R4. Резистор R9 задает смещение для верхнего уровня (вывод 6), точное значение которого определяется сопротивлением R6. Нижний уровень (вывод 4) присоединяется к общему проводу. Резистор R5 (вывод 7,8) увеличивает величину опорного напряжения и влияет на яркость светодиодов. Именно R5 задаёт ток через светодиоды и рассчитывается по формуле:

R5=12,5/I_LED, где I_LED – ток одного светодиода, А.

Индикатор уровня звука работает следующим образом. В момент, когда входной сигнал преодолеет порог нижнего уровня плюс сопротивление на прямом входе первого компаратора, засветится первый светодиод (вывод 1). Дальнейшее нарастание звукового сигнала приведёт к поочерёдному срабатыванию компараторов, о чём даст знать соответствующий светодиод. Во избежание перегрева корпуса ИМС, не следует превышать ток LED более 20 мА. Все-таки это индикатор, а не новогодняя гирлянда.

Печатная плата и детали сборки

Печатную плату индикатора уровня звука в формате lay можно скачать здесь.

Она имеет размеры 65×28 мм. Для сборки требуются прецизионных деталей. Резисторы типа МЛТ-0,125Вт:

R1, R5 R8 – 1 кОм;
R2 – 100 Ом;
R3 – 10 кОм;
R4 – 50 кОм, любой подстроечный;
R6 – 560 Ом;
R7 – 10 Ом;
R9 – 20 кОм.

Конденсаторы С1, С2 – 0,1 мкФ. ИМС LM3915 рекомендуется запаивать не напрямую, а через специальную панельке для микросхемы. В нагрузке можно применить ультраяркие LED любого цвета свечения, вплоть до фиолетового. Но это уже личные эстетические предпочтения. Для отображения стереосигнала потребуются две одинаковые платы с независимыми входами. Более подробные данные о LM3915 можно найти в техническом описании здесь.

Работоспособность данного индикатора доказана на практике многими радиолюбительскими кружками и по-прежнему выпускается в виде наборов МастерКит.

Индикатор уровня входного сигнала на 5 светодиодах

Блок обеспечивает следующие параметры;

– чувствительность 120-750 мВ.

– Число разрядов индикации 5

– Время интеграции 250 мС.

– Напряжение питания 9-15 В.

В схеме индикатора в качестве измерителя уровня сигнала использована линейка из 5 светодиодов. В качестве HL1-HL3 использованы зеленые, а HL4-HL5 – красные светодиоды.

Индикатор состоит из усилителя сигнала(VT1),выпрямителя (VD1),каскадов управления светодиодной линейкой (VT2-VT3), транзисторов управления светодиодиодами (VT5-VT9), и стабилизатора тока (VT4). Потенциометром R2 осуществляется регулировка чувствительности индикатора.

VT1 осуществляет предварительное усиление сигнала. При отсутствии сигнала на входе индикатора VT2 закрыт, а VT3 и подключенные к его коллектору VT5 – VT9 – открыты. По мере увеличения сигнала VT2 начинает открываться, напряжение на его эмиттере уменьшается, что вызывает уменьшение тока VT3. При входном сигнале равном уровню примерно -12 дБ индикатора, ток VT3 уменьшается настолько, что закрывается VT5 и загорается светодиод HL1.

При дальнейшем увеличении сигнала на входе индикатора будут последовательно включаться HL2 – HL5.

Стабилизированный ток светодиодов обеспечивает транзистор VT4, тем самым исключая мерцание светодиодов. Время интеграции индикатора задает цепь С2,С3,R5.

После сборки и проверки правильности установленных деталей на плату, подается питание. В том случае, если HL1 светится в отсутствие сигнала на входе, то следует более точно подобрать R9 в пределах 3,3к – 5,1к.

Желательно использовать светодиоды с рабочим током не более 20 мА.

Правильно собранная схема из исправных деталей работает без нареканий.

VD1 = Д9(KД503,1N4148,КД521,КД522)	R4 = 1k
VD2- VD3 = KД503, 1N4148, КД521, КД522	R5 = 100
HL1 – HL3 = GREEN LED	R6. R14-R18 = 10k
HL4 – HL5 = RED LED	R7 = 82k
VT1-VT3. VT5-VT9 = KT315(KT3102,KT342,BC547,BC548)	R8 = 470k
VT4 = KT209 (KT3107,BC557,BC558)	R9 = 4k7
C1 = 470n	R10 = 220
C2 = 4µ7 x 16v	R11 = 15k
C3 = 22µ x 16v	R12. R19 = 47
R1 = 330k	R13 = 4k7
R2 = 4k7 potenciometr	R1-R19 = 0,125-0,25w
R3 = 820	Upit = 12v (9-15v)

Чертеж платы в формате LAY – Скачать

Индикатор уровня входного сигнала на 5 светодиодах

Индикатор уровня сигнала на светодиодах

Рис. 40. Схема индикатора уровня сигнала (а) и его монтажная плата (б)

Основой индикатора являются четыре пороговых устройства, каждый из которых собран на одном логическом элементе микросхемы К155ЛАЗ (рис. 40,а), При отсутствии входного сигнала на входах всех элементов действует напряжение высокого уровня, что достигается за счет установки на их входах резисторов R1 — R4. На выходах элементов возникает низкий уровень напряжения, поэтому светодиоды не светятся.

Когда на вход индикатора поступает переменное напряжение сигнала, то отрицательные полуволны приводят к тому, что на входе одного или нескольких элементов кратковременно появляется низкий логический уровень, а на их выходах—высокий, поэтому некоторые светодиоды светятся. Число горящих светодиодов зависит от амплитуды входного сигнала.

Все детали, кроме светодиодов, можно разместить на печатной плате (рис. 40,б). Налаживание индикатора сводится к установке момента срабатывания каждого порогового устройства при определенном уровне входного сигнала.

Подключать индикатор следует к точке схемы с малым выходным сопротивлением по постоянному току и постоянным напряжением не более 1 В, на вход индикатора устанавливать разделительный конденсатор нельзя. Если же эти требования соблюсти не удается, то необходимо доработать схему следующим образом. На его входе установить резистор 100 Ом и только в этом случае на входе установить разделительный конденсатор емкостью 50… 100 мкФ.

Расширить диапазон индицируемых напряжений можно путем увеличения числа таких индикаторов и соответствующей их регулировкой.

Описанный выше индикатор не позволяет индицировать кратковременные превышения уровня сигнала, что может привести к заметным иска-жениям. В этом повинен не сам индикатор, а человеческий глаз, не способный с высокой достоверностью зафиксировать короткий световой импульс. Для фиксирования кратковременных перегрузок используют пиковые индикаторы, обеспечивающие время индикации, достаточное для уверенного считывания показаний.

Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.

Индикатор уровня звукового сигнала на светодиодах. Схема

Индикатор уровня звукового сигнала на светодиодах.

Этот схема является простым индикатором уровня, которая построена на основе микросхемы LM3916. устройство является незаменимым оборудованием для микшера, усилителя или другого звукового оборудования. Устройство позволяет контролировать текущий уровень обработанного сигнала, благодаря чему мы можем избежать перегрузок и связанных с ними искажений.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

На входе схемы работает линейный выпрямитель, построенный на основе операционного усилителя TL081. Это позволяет поддерживать высокую точность даже при входных сигналах порядка нескольких десятков мВ. Конструкция печатной платы позволяет разрезать ее на две части и спаять под углом 90 градусов. Это позволит легко изготовить индикатор уровня стерео сигнала из двух подобных схем.

Принципиальная схема индикатора показана ниже:

Резистор R4 (2,2к) ограничивает ток светодиода, а R5 (4,7к) выполняет функцию «искусственной массы» для операционного усилителя U2 (TL081). Входное сопротивление системы определяется номиналом R1 (470к). Элементы R1 (470к), R2 (470к), R3 (10к) и C4, D11 (1N4007) и D12 (1N4007) совместно с усилителем U2 (TL081) образуют выпрямитель. Устройство необходимо питать напряжением 9…25В. Ток потребления составляет 10 … 12мА.

Плата печатная сделана по технологии лут. Монтаж следует начинать с установки единственной перемычки. Далее следует установить элементы R2 и R3 , расположенные под микросхемой U1 и R1 , расположенный под микросхемой U2. очередность монтажа остальных элементов является произвольным, хотя желательно припаять панельки под микросхемы и индикаторы из-за очень большой плотности элементов. Далее необходимо припаять конденсатор C4 так, чтобы он находился над резистором R4

Если мы хотим сделать стерео индикатор мы можем резать плату в месте между микросхемой U1 и индикатором, и обе части припаять под прямым углом. Это позволит разместить два блока индикатора уровня близко друг к другу.

Рисунок печатной платы индикатора уровня звукового сигнала (32,5 KiB, скачано: 364)

источник

Блок питания 0. ..30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Светодиодный индикатор уровня сигнала, имитация лампы 6е5с

Magic Eye Tube 6E5C – схема простого LED индикатора уровня звукового сигнала.

Автор: Не буду я мудрствовать лукаво, а без лишних раздумий и затей приведу-ка выдержку из статьи Сергея Комарова в журнале “Радио” № 8 за 2010 г:

“Электронно-световые индикаторы появились в начале 30-х годов прошлого века в Германии. Они предназначались для индикации точной настройки АМ радиоприемника на радиостанцию. Второй целью, о которой в технической среде не принято было говорить, однако, она была главной в капиталистической экономике – было желание всколыхнуть рынок радиоприемников, представив новые аппараты, не только обеспечивающие прием радиостанций, но и оживленные красивым, и доселе невиданным устройством, шевелящимся в зависимости от уровня сигнала принимаемой радиостанции. Это в буквальном смысле оживляло радиоприемники.

Вариант этого индикатора, с одним изменяющимся сектором был выпущен и в США фирмой RCA и получил название 6E5. В СССР в середине 30-х годов на американском оборудовании начала производится радиолампа 6Е5, позже, получившая название 6Е5С. Именно этим индикатором оснащались все отечественные радиоприемники I и II класса.”

Вот такую вещь мы и воспроизведём на этой странице, а поскольку все предыдущие разработки были выполнены на полупроводниках, то не будем резко окунаться в мир высоких анодных напряжений, а сымитируем наш 6Е5С на светодиодах.

И коли уж плодотворная дебютная идея выдвинута, а она, по мнению античного Платона, поважнее любой материи, воплощение нашей задумки будет настолько простым и незатейливым, что я даже не стану отвлекать от дел и приглашать уважаемого Оппонента, прописавшегося где-то на очередном форуме.

Оппонент: А меня приглашать не надо, я никуда и не уходил.
Если бы все было так просто и красиво, китаёзы уже давно бы завалили рынок дешёвыми поделками. Очень сильно сомневаюсь в успехе подобного мероприятия.

Автор: Оставим это на совести наших китайских друзей. Успех любит смелых и наглых, не надо бояться быть первым, главное шибануть резко и неожиданно – кулаком в челюсть, ногой в пах.

А для того, чтобы понимать, что мы хотим получить в сухом остатке, начнём с демонстрации работы уже готового устройства.

На демонстрации видно, что очерёдность включения светодиодов – обратная, то есть количество горящих светодиодов обратно пропорционально уровню входного сигнала.
Желание сохранить диаметр индикатора близким к ламповому оригиналу наложило ограничение на количество светодиодов, у меня их поместилось 15 штук, а это означает, что количество каналов аналого-цифрового преобразователя будет ограничено 8-мью уровнями.

Рис.1

За основу индикатора было решено взять распространённый АЦП LM3914. Эти микросхемы способны управлять 10-тью светодиодами, что в нашем случае – более, чем достаточно.
Плохенькие с точки зрения крутизны преобразования компараторы, входящие в состав микросхемы, для нашего варианта скорее плюс, чем минус – этот недостаток поможет нам дать визуальную иллюзию “аналоговости” переключения уровней. Этот эффект мы усилим ещё больше, ограничив уровень сигналов, поступающих на вход компараторов, величиной в 1 вольт.

Теперь приведу схему устройства.

Рис.2

Приведённый индикатор уровня сигнала предназначен для работы совместно с усилителем низкой частоты, подключается к линейному входу и обладает чувствительностью 350мВ.

Используемая нами микросхема LM3914 обладает линейной характеристикой преобразования аудиосигнала, что для нашего случая не очень здорово.
Поскольку 8 уровней индикации – маловато для красивой визуализации музыкального материала с высоким динамическим диапазоном, мы этот самый диапазон сожмём, но не так радикально, как это делается в индикаторах с логарифмической характеристикой, а более нежно и аккуратно, будто груди белые, да высокие красной девице.
C этой целью в простой усилительный каскад с общим эмиттером на транзисторе Т1 введена цепочка R1, R3, D1, D2.

Изменением номинала резистора R1 можно в некоторых пределах регулировать чувствительность индикатора.

На транзисторе Т2 собран пиковый детектор входного сигнала, обеспечивающий нам обратную характеристику срабатывания компараторов.
При нулевом сигнале на входе устройства, выходное напряжение на эмиттере Т2 максимально и горят все светодиоды.
По мере увеличения входного сигнала, напряжение на эмиттере Т2 падает, что в соответствии с логикой работы LM3914 приводит к поочерёдному выключению светодиодов, вплоть до кромешной темноты при максимальном уровне – 350-400мВ. До этого доводить не стоит, увеличивайте номинал R1, чтобы хотя бы один светодиод оставался мерцающим для сохранения духовно-эстетического наследия вакуумного прототипа.

Настройка индикатора сводится к установке подстроечного резистора R9 в приграничное положение, при котором при отсутствии входного сигнала начинают светиться все светодиоды.

При отсутствии маниакального желания следовать оригинальному размеру лампового оригинала имеет смысл несколько увеличить диаметр индикатора. Это позволит нам повысить количество каналов аналого-цифрового преобразователя до 10-ти уровней, а также добавить несколько пар светодиодов, находящихся в постоянном свечении (ведь ламповый Magic Eye никогда полностью не раскрывается).
Результат налицо – значительное улучшение визуального восприятия работы светодиодного индикатора. Схема мало чем отличается от предыдущей.

Рис.3

В связи с увеличением количества каналов, степень компрессии входного сигнала уменьшена, а диапазон амплитуд входных сигналов, обрабатываемых АЦП – увеличен.

Продемонстрирую работу и этого индикатора.

Теперь всё! Работа устройства описана, принципиальная схема приведена, величины напряжения в контрольных точках указаны.

Оппонент: А неплохо получилось, весьма неплохо, очень даже похоже. Разделяю энтузиазм. Хочу собрать такой индикатор. Из чего сделан корпус?

Автор: О, как!
Пациент оживился и даже заговорил. Энтузиазм заразен, но быстро излечим. Хотя как знать…

Рис.4

В качестве внешнего кольца для первого индикатора хорошо пришёлся ободок от дверного глазка. Все лишнее от него было беспощадно отпилено, а на вакантное место приклеена трубка с внутренним диаметром около 24мм.
Прототипом для трубки послужила неприкосновенная частная собственность жены – пробка от какой-то косметической лабуды. Лестью, а также врождённой способностью быстро оценить ситуацию и предпринять наиболее правильный порядок дальнейших действий, пробка у жены была экспроприирована и прилажена к ободку на эпоксидный клей ЭДП Дзержинского производителя.

Вместо выброшенного за ненадобностью окуляра дверного глазка был вклеен пирог их 3-ёх слоёв тонкого пластика:
внешний – из дымчатого оргстекла от какой-то канцелярской приблуды,
средний – из прозрачной зелёной коробочки от CD диска,
внутренний – из квадратной матовой полиэтиленовой бутылки из-под растворителя.

Для второго индикатора в качестве внешнего ободка выступила накладка от круглого дверного фиксатора. Всё остальное было изготовлено по аналогии с предыдущим случаем из подручных средств, найденных в недрах домашнего хозяйства.

Вот теперь точно все!
Всем творческих побед, а для Оппонента вспомню старый анекдот:

– Доктор, я вылечусь?
– Да мне и самому интересно…

СВЕТОДИОДНЫЙ ИНДИКАТОР УРОВНЯ СИГНАЛА

Этот двухканальный индикатор сигнала звука на светодиодном столбике выполнен на специализированных микросхемах LM3914. Собрал данный индикатор по 60 светодиодов на каждый канал, все диоды красного свечения (больше нравятся по яркости свечения), хотя конструкция индикатора такова, что легко можно заменить планку на свечение диодов другого цвета. Конструктивно девайс имеет 3 платы:

1. Плата индикаторов (сменная).

2. Плата левого канала.

3. Плата правого канала.

Уровни индикации:

– Первый сегмент 20 mv
– 10 сегмент 150 mv
– 20 сегмент 300 mv
-………
-………
-………
– 60 сегмент 900 mv

Калибровка производилась при помощи милливольтметра раздельно по каналам и затем уже как сравнение двух вместе. Конструктивно микросхемы стоят в панелях, для удобства замены, к примеру для логарифмического индикатора на LM3915.

Принципиальная схема индикатора уровня на LED:

Структура микросхемы LM3914:

Ее основу составляют 10 компараторов, на инверсные входы которых через буферный ОУ подается входной сигнал, а прямые входы подключены к отводам резистивного делителя напряжения. Выходы компараторов являются генераторами втекающего тока, что позволяет подключать светодиоды без ограничительных резисторов. Индикация может производиться или одним светодиодом (режим “точка”), или линейкой из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала (режим “столбик”). Входной сигнал Uвх подают на вывод 5, а напряжения, определяющие диапазон индицируемых уровней, — на выводы 4 (нижний уровень Uн) и 6 (верхний уровень Uв).

Таблица рабочих параметров микросхемы LM3914

Ток потребления при всех горящих LED сегментах обоих каналов порядка 1,3А при питании 5В. На платах не применен входной усилитель сигнала, но чувствительность его такова, что нижний предел (первый сегмент) можно зажечь меньше чем 20 mv переменного сигнала.

Плата индикаторов уровня сдвоенная на 2 канала имеет размер 157х32 мм. Каждая плата канала раздельная (левый и правый) имеет размер 157х24 мм. В собраном виде конструктив имеет размеры: 157х32х45 мм.

В качестве настройки правильной линейности шкалы необходимо выбрать пределы нижних и верхних уровней для каждой микросхемы. Принципиально есть возможность при желании растянуть шкалу каждого канала в несколько раз при данном схемном решении.

Блок может быть применен как самостоятельное устройство, так и в составе с усилителем НЧ. Несколько фото собранного устройства вы видите в стате.

Видео, демонстрирующее его работу:

За основу брал даташит и только, готовых решений в сети не нашел. Схему собрал и испытал – ГУБЕРНАТОР

Форум по светодиодным индикаторам звука

Форум по обсуждению материала СВЕТОДИОДНЫЙ ИНДИКАТОР УРОВНЯ СИГНАЛА

Объяснение аналоговых светодиодных индикаторов уровня звука

Как сконструировать светодиодные индикаторы уровня звука? Есть два основных метода: цифровой и аналоговый. Цифровой метод основан на микроконтроллерах, а в аналоговом методе индикаторы уровня звука основаны на операционных усилителях. В этой статье мы разберем аналоговый метод изготовления светодиодного индикатора уровня звука (более известного как светодиодный VU-метр).

Светодиодный индикатор уровня звука (LED VU – meter)

Аналоговые светодиодные индикаторы уровня звука, разработанные Джорджем Адамидисом, находятся под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Непортированная лицензия.

Основные характеристики аналогового светодиодного индикатора уровня звука

Каждый аналоговый светодиодный индикатор уровня звука фактически является вольтметром, отображающим амплитуду напряжения. Это связано с тем, что звук на самом деле является электрическим сигналом, и его уровень зависит от амплитуды его напряжения.
Уровень звука обычно отображается на гистограмме, состоящей из светодиодов, расположенных рядом друг с другом, образуя полосу.
Каждый светодиод включается, когда уровень звука достигает определенного порога, и остается включенным, пока амплитуда сигнала остается выше этого определенного порога.
В направлении возрастания, пороговый уровень каждого светодиода выше, чем предыдущий.
Гистограмма образована светодиодами, длина которой пропорциональна уровню звука (амплитуде сигнала).

Минимальный уровень, разрешение и динамический диапазон

Поскольку гистограмма образована M светодиодами, уровень звука отображается на M последовательных уровнях. Каждый светодиод соответствует одному из M последовательных уровней.Уровни M могут быть линейно распределены по динамическому диапазону индикатора уровня звука или могут быть распределены логарифмически.

Первый случай приводит к линейному представлению уровня звука, тогда как во втором случае мы имеем логарифмическое представление. Наиболее распространенное представление уровня звука – логарифмическое. Это связано с психоакустическими причинами, для большего динамического диапазона, а также для лучшего разрешения при низких уровнях сигнала.

Минимальный уровень звука, который может отображаться на гистограмме светодиодного VU-метра, определяется пороговым уровнем светодиода, который загорается на самой низкой громкости.Разрешение графика определяется разностью двух последовательных пороговых уровней двух последовательных светодиодов. Разрешение может быть выражено в вольтах в случае метода линейного отображения или в дБ в случае метода логарифмического отображения.

10 LED Stereo – VU meter

Весь динамический диапазон светодиодного VU-метра в вольтах равен разнице между максимумом за вычетом минимального порогового уровня на гистограмме. То есть разница уровня сигнала, необходимого для включения всех светодиодов, за вычетом уровня сигнала, необходимого для включения только одного светодиода в полосе.Однако динамический диапазон обычно выражается не в вольтах, а скорее в виде отношения. Обычно он выражается как отношение максимального порогового уровня к минимальному, а также может быть выражен в дБ.

Компаратор как основной дисплей

В аналоговых светодиодных индикаторах уровня звука каждый светодиод управляется компаратором напряжения. В электронике компаратор напряжения – это устройство, которое сравнивает два напряжения и выводит цифровой сигнал, указывающий, какое из них больше. Компаратор обычно изготавливается из операционного усилителя, как показано на Рисунке 1:

. Рисунок 1. Компаратор операционного усилителя

Компаратор сравнивает два аналоговых напряжения: V ₊ и V _–. V ₊ и V _– подаются на неинвертированный вход (клемма +) и инвертирующий вход (клемма -) операционного усилителя соответственно. Выходом компаратора является двоичный сигнал V _out. В идеале V _из принимает два значения в зависимости от результата сравнения напряжения V ₊ и V _–:

Когда напряжение V ₊ больше, чем V _–, V _out принимает максимальное значение (логическая 1 – высокое состояние).
Когда V _– больше, чем V ₊, V _out принимает минимальное значение (логический 0 – низкое состояние).

Точное значение V _out в вольтах в высоком или низком состоянии зависит от напряжения питания и от типа операционного усилителя. Обычно V _out в высоком состоянии примерно равно положительному напряжению питания операционного усилителя (максимальное напряжение питания), а на низком уровне примерно равно отрицательному напряжению питания операционного усилителя (минимальное напряжение питания).Стоит отметить, что все напряжения измеряются относительно земли (общая точка, которая считается равной 0 вольт).

Фактически, любой из двух уровней напряжения V _{на выходе} (но обычно высокий уровень) может использоваться для управления светодиодом и его включения.

Для изучения схемы компаратора вы можете обратиться к множеству онлайн-ресурсов. Однако основная концепция работы компаратора такова:

Операционный усилитель на самом деле представляет собой дифференциальный усилитель с высоким коэффициентом усиления.В большинстве схем используются операционные усилители с отрицательной обратной связью, чтобы ограничить их большое усиление. Но в схеме компаратора нет отрицательной обратной связи, и высокий коэффициент усиления на практике является параметром, который превращает дифференциальный усилитель в компаратор. Пусть G будет коэффициентом усиления разомкнутого контура (без обратной связи) операционного усилителя. Тогда работу компаратора можно описать уравнением 1:

В _из = G · (В ₊ – В _–)

(1)

Уравнение 1 утверждает, что операционный усилитель усиливает разницу двух входных напряжений (V ₊ минус V _–) в G раз.Из-за того, что коэффициент усиления разомкнутого контура G очень велик (теоретически бесконечен, а на практике составляет от 10000 до 1000000 и зависит от типа операционного усилителя) даже при незначительном дифференциальном напряжении, большое значение напряжения получается для V _из. Теоретически предполагается, что G бесконечно, и напряжение V _из будет иметь экстремальные значения + ∞ и -∞. На практике усиление G очень велико, но не бесконечно, и V _out имеет очень высокое положительное значение, когда V ₊ больше, чем V _– (знак дифференциального входного напряжения положительный) и очень большое отрицательное значение, если V ₊ меньше V _– (знак дифференциального входного напряжения отрицательный).

В практической схеме максимальное напряжение V _out ограничено положительным напряжением питания операционного усилителя, в то время как минимальное напряжение V _out ограничено отрицательной шиной напряжения питания. Если на операционный усилитель подается только положительное напряжение, выходное напряжение _V в низком состоянии будет очень близко к 0 В.

Использование компараторов для индикации уровня постоянного напряжения

Каждый аналоговый светодиодный индикатор уровня звука представляет собой вольтметр, отображающий амплитуду напряжения, как мы упоминали в первом разделе нашей статьи.Следовательно, светодиодный индикатор уровня звука на самом деле является вольтметром переменного тока. Вместо того, чтобы делать светодиодный вольтметр переменного тока, мы начнем с создания более простой схемы, работающей только на постоянном токе. Далее мы внесем необходимые изменения, чтобы преобразовать его в вольтметр переменного тока. Итак, начнем с изготовления светодиодного индикатора уровня постоянного напряжения:

Для изготовления светодиодного вольтметра постоянного тока нам понадобится много идентичных схем компаратора. Для общего количества M-светодиодов нам потребуется M = N + 1 компараторов, как на рисунке 2 (компараторы пронумерованы от 0 до N).

Рис. 2. Светодиодный индикатор уровня постоянного тока

Обратите внимание, что входной сигнал, В _в (сигнал постоянного тока) применяется ко всем неинвертирующим входам (+) всех операционных усилителей. И наоборот, на каждый инвертирующий вход каждого операционного усилителя подается разное напряжение, возникающее в результате шкалы последовательных резисторов (R _o до R _N).

Напряжение V _и подается на инвертирующий вход каждого операционного усилителя. Индекс «i» принимает значения от 0 до N, где N = M-1.Напряжение V ₀ подается на инвертирующий вход первого операционного усилителя, V ₁ подается на второй операционный усилитель, V ₂ – на третий и так далее. Обратите внимание, что каждое напряжение V _i выше, чем его предшественник (V _i-1).

В, _и, фактически является пороговым напряжением для i-го светодиода. Таким образом, светодиод 0 включается, когда входное напряжение постоянного тока превышает V ₀, светодиод 1 включается, когда входное напряжение постоянного тока превышает V ₁, светодиод 2 включается, когда входное напряжение постоянного тока превышает V ₂ и т. на.Например, когда входное напряжение больше V ₃ и меньше V ₄, будут гореть первые 4 светодиода, от D ₀ до D ₃. Когда все светодиоды расположены рядом, образуется световая полоса, длина которой будет отражать входное напряжение постоянного тока. По сути, мы сделали вольтметр постоянного тока со светодиодами. Давайте теперь рассмотрим, как рассчитать номиналы резисторов R _o до R _N для разработки вольтметра с линейной шкалой или для разработки логарифмического вольтметра:

Давайте сначала посмотрим, какой ток проходит через резисторы R _или – R _N.Предполагая, что входное сопротивление каждого операционного усилителя имеет бесконечное значение, все эти резисторы включены последовательно, поэтому через них проходит один и тот же ток I:

Ι = V _R / R _т

(2)

Rt – полное сопротивление последовательного соединения от R _o до R _N. То есть:

R _т = R ₀ + R ₁ + _{… .. +} R _N

(3)

Допустимо предположить, что резисторы R ₀ – R _N включены последовательно, поскольку входное сопротивление всех операционных усилителей бесконечно.В противном случае у нас были бы утечки тока на операционные усилители, и мы не могли бы считать, что у нас есть серия резисторов. На практике операторы не имеют бесконечного входного сопротивления, но демонстрируют чрезвычайно высокое входное сопротивление (порядка нескольких сотен кОм или десятков МОм), поэтому наш подход точен, пока токи утечки намного меньше, чем I или общая сумма R _t, резисторов от R _o до R _N, намного ниже, чем входное сопротивление каждого операционного усилителя.

Пороговое напряжение первого светодиода (₀ В) должно быть равно:

V ₀ = I · R ₀ или V ₀ = V _R · R ₀ / R _т

(4)

Пороговое напряжение второго светодиода (_{В 1}) будет:

V ₁ = I · (R ₀ + R ₁) или V ₁ = V _R · (R ₀ + R ₁) / R _т

(5)

Таким же образом любое пороговое напряжение V _и будет:

V _i = (V _R / R _t) · ∑ _{n (от 1 до N)} R _n

(6)

Индекс i принимает значения от 0 до N (N =-1, а Μ – общее количество светодиодов).Символ ∑ _i обозначает суммирование членов, индексированных i.

Естественно, для последнего светодиода (с индексом N) это

В _Н = В _R

(7)

Напряжение V _R фактически является внешним опорным напряжением постоянного тока, которое определяет все пороговые напряжения на шкале (см. Уравнение 6). Поэтому, когда мы ссылаемся на V _R, мы будем называть его просто «опорным напряжением».

Индикация линейной шкалы

В случае светодиодного индикатора напряжения с линейной шкалой все резисторы R _или – R _N должны иметь одинаковое значение.То есть R _o = R ₁ = R ₂ = …… = _{R N}. Допустимо любое значение, поскольку мы предположили, что каждый операционный усилитель имеет бесконечное входное сопротивление. Единственное, что имеет значение, это то, что все эти резисторы должны быть одинаковыми.

Лучше выбрать относительно высокое значение, чтобы минимизировать ток в последовательно соединенных резисторах (следовательно, для экономии энергии), но не слишком высокое, чтобы избежать теплового шума. Фактическое входное сопротивление операционных усилителей очень велико, но не бесконечно.Это еще один параметр, который мешает нам использовать очень высокие резисторы.

Из уравнения (6) и учитывая, что все резисторы R ₀ – R _N имеют одинаковое значение, следует, что:

Минимальный пороговый уровень составляет V ₀ = V _R · R ₀ / Rt, а шаг разрешения составляет V _i – V _{i – 1}, что также равно V _o. То есть V _i – V _i-1 = V ₀.Верно также, что V ₀ = V _R / M, где M – общее количество светодиодов. То есть минимальный пороговый уровень и шаг разрешения равны отношению опорного напряжения к общему количеству шагов. Как следствие, динамический диапазон системы в вольтах будет равен V _R -V _R / M, то есть равен (M-1) · V _R / M. V _R на самом деле является верхним пределом динамического диапазона, и это означает, что для входных напряжений постоянного тока, превышающих V _R, система будет насыщена, то есть все светодиоды будут гореть.

Обычно динамический диапазон выражается не в вольтах, а как отношение максимального порогового уровня к минимальному. Таким образом, динамический диапазон линейного индикатора уровня напряжения будет равен V _R / (V _R / M), то есть равен M или равен 20log (M) в дБ. Следовательно, в случае линейной шкалы динамический диапазон светодиодного индикатора зависит только от общего количества светодиодов.

Логарифмическая шкала

В случае логарифмической шкалы резисторы R _или – R _N не идентичны и их значения зависят от шага разрешения.Чтобы вычислить правильные значения для логарифмической шкалы, мы должны решить схему, как показано ниже:

Предположим, что шаг разрешения будет равен S дБ (например, 1,5, 2 или 3 дБ и т. Д.). Это означает, что каждое напряжение V _i должно быть на S db выше, чем предыдущее, V _i-1. Учитывая определение db, должно быть верно, что:

20 log (V _i / V _i _-1) = S⇒ V _i / V _i _-1 = 10 ^{S / 20}

(7)

Подставляя напряжения V _i / V _{i -1}, из уравнения (6), мы находим, что:

R _i = Σ _{n (n = от 0 до i-1)} R _n (10 ^{S / 20} -1), для i от 1 до Ν

(8)

Итак, мы получаем рекурсивную формулу (8), по которой мы можем вычислить значение каждого резистора Ri, если нам известен шаг разрешения S в дБ и значения всех предыдущих членов.То есть, чтобы рассчитать R ₁, нам нужно знать значение Ro. Затем мы можем рассчитать ₂ рандов из ₁ и ₀ рандов, ₃ рандов из ₂ рандов, ₁ рандов, ₂ рандов и т. Д. Установив

10 ^{S / 20} =

(9)

мы можем получить из уравнения (8), что:

_{рэндов 1} = _{рэндов 0,} (А -1)

_{рэндов 2} = _{рэндов 0} (A -1) + _{рэндов 0} (A -1) ²

R ₃ = R _{0 ·} (A -1) + 2R _{0 ·} (A -1) ² + R _{0 ·} (A -1) ³

R ₄ = R _{0 ·} (A -1) + 3R _{0 ·} (A -1) ² + 3R _{0 ·} (A -1) ³ + R _{0 ·} (А -1) ⁴

R ₅ =….и так далее.

Вышеуказанное эквивалентно:

_{рэндов 1} = _{рэндов 0 ·} (А -1) · 1

_{рэндов 2} = _рэндов · (A -1) · [1+ (Α-1)]

₃ R _{0 ·} (A -1) · [1 + 2 (Α-1) + (Α-1) ²]

₃ R _{0 ·} (A -1) · [1 + 3 (Α-1) +3 (Α-1) ² + (Α-1) ³]

R ₅ =…. и так далее

Мы можем заметить, что в скобках есть многочлены.Эти многочлены имеют биномиальные коэффициенты. Учитывая биномиальную теорему, мы можем заметить, что все эти многочлены имеют вид (x + 1) ^N, где x = A-1. Таким образом, мы можем написать:

_{рандов 1} = _{рупий 0} (A -1) · ⁰

_{рэндов 2} = _{рэндов 0} (A -1) ¹

₃ рупий = _{рупий 0} (A -1) ²

₄ рупий = _{рупий 0} (A -1) Α ³

R ₅ =….и так далее

Все вышеперечисленные уравнения могут быть сведены в одно уравнение:

R _i = R _{0 ·} (A -1) · Α ^i-1, i – индекс от 1 до Ν

(10)

Уравнение (10) – это еще одно выражение для расчета значений от ₀ до _N. Уравнение (10), конечно, эквивалентно уравнению (8), но есть также существенная разница: хотя уравнение (8) является рекурсивной формулой, уравнение (10) является аналитическим выражением.Это означает, что мы можем напрямую найти значение любого сопротивления в сети R _0-N без необходимости знать какое-либо другое значение, кроме R ₀.

R ₀ можно выбрать двумя способами:

Мы можем выбрать произвольное значение для R ₀.
Сначала мы можем принять решение о значении общего сопротивления R _t, а затем рассчитать R ₀ из R _t на основе уравнения:

R _t = R _o + Σ _{n (от 1 до N)} R _n

(11)

Подставляя значения R _i из уравнения (10), находим:

R _o = R _t / (1+ (A -1) · Σ _{i (от 1 до N)} Α ^i-1)

(12)

Поскольку M – общее количество светодиодов, имеется N = M-1 шагов, и это означает, что минимальный порог будет на N · S дБ ниже максимального порогового напряжения (опорное напряжение V _R).Это означает, что динамический диапазон логарифмического индикатора равен N · S дБ, и, учитывая определение дБ, мы можем обнаружить, что минимальное напряжение изображения в вольтах будет равно В _R · 10 ^{-N · S / 20}.

От постоянного тока до ΑC

До сих пор мы разобрали, как сделать светодиодный вольтметр постоянного тока, линейный или логарифмический. Но нашей первоначальной целью было создать вольтметр переменного тока, потому что мы хотели сделать индикатор уровня звука.

Чтобы преобразовать вольтметр постоянного тока в вольтметр переменного тока, мы должны добавить выпрямитель.Выпрямитель может быть полуволнового или двухполупериодного типа (т. Е. Простой диод или выпрямительный мост). Это также может быть простой выпрямитель на кремниевых диодах или любой прецизионный выпрямитель на базе операционных усилителей или любого другого типа. Входной сигнал должен быть подан на вход выпрямителя, а выход выпрямителя должен быть подключен к вольтметру постоянного тока.

Из общей теории выпрямления мы знаем, что выпрямитель производит на выходе компонент постоянного тока, который пропорционален амплитуде входного сигнала переменного тока и нескольким гармоникам более высокого порядка.Компонент постоянного тока содержит всю полезную информацию об уровне входного сигнала переменного тока. Следовательно, если мы хотим, чтобы наш вольтметр точно отображал амплитуду сигнала переменного тока, мы также должны добавить фильтр нижних частот, чтобы отклонять гармоники высшего порядка, создаваемые выпрямителем.

Все необходимые дополнения, чтобы преобразовать базовый светодиодный вольтметр постоянного тока в вольтметр переменного тока, показаны на рисунке 3:

Рис. 3. Светодиодный вольтметр переменного тока (на основе светодиодного вольтметра постоянного тока с добавлением выпрямителя и фильтра нижних частот)

Роль потенциометра R _P будет обсуждаться в следующем разделе.

Не имеет значения, изготовлен ли выпрямитель из кремниевых диодов или с операционными усилителями, или имеет ли фильтр активную или пассивную топологию. В общем, для построения светодиодного индикатора уровня звука приемлемы все типы выпрямителей, а также все типы фильтров нижних частот (активные или пассивные). Прецизионный выпрямитель на основе операционных усилителей, естественно, будет иметь большую чувствительность, чем простой диодный выпрямитель. Второй не сможет реагировать на слабые сигналы ниже порогового напряжения диода (около 0.6В). Для аудиоприложений рекомендуется, чтобы частота среза (-3 дБ) фильтра нижних частот составляла от 2 до 10 Гц (т. Е. Постоянная времени от 500 до 100 мс), чтобы индикатор уровня звука реагировал относительно медленно. и обеспечивает максимальное удержание. В противном случае светодиодный индикатор будет мигать слишком быстро, и визуализировать уровень сигнала будет практически невозможно.

Регулировка чувствительности

Из уравнения (6) мы обнаружили, что V _R определяет верхний предел динамического диапазона и все пороговые напряжения (от V _o до V _N).При наличии громкого сигнала с амплитудой, равной или превышающей опорное напряжение V _R (что соответствует пороговому уровню наиболее значимого светодиода), система насыщается. Во время насыщения все светодиоды остаются включенными. Это означает, что шумомер может постоянно находиться в режиме насыщения (все светодиоды загорятся), если входной сигнал постоянно превышает опорное напряжение. Это произойдет, если опорное напряжение установлено слишком низким. С другой стороны, если опорное напряжение установлено слишком высоким, на измерителе может быть несколько функциональных светодиодов, а некоторые из них могут быть постоянно выключены.

Этих проблем можно избежать с помощью регулируемого опорного напряжения. Тогда V _R можно будет отрегулировать до нужного уровня в соответствии с силой входного сигнала.

Потенциометр R _p в схеме на рис. 3 вставлен именно по этой причине; это позволяет регулировать опорное напряжение V _R.

Примеры оформления:

Пример линейного индикатора уровня звука

Предположим, мы хотим разработать линейный измеритель уровня звука с 10 светодиодами.Имеется напряжение питания +12 В и приходится использовать операционные усилители с известными характеристиками. Входное сопротивление операционных усилителей составляет около 1 МОм, а максимальное выходное напряжение на выходе любого операционного усилителя (положительная шина) примерно на 2 В ниже положительного напряжения питания. Из рабочих характеристик светодиода также известно, что любой из доступных светодиодов, который приводится в действие током 20 мА, имеет на своих выводах напряжение около 2 В.

Обращаясь к схеме на Рисунке 1, поскольку у нас есть 10 светодиодов, нам понадобится 10 резисторов для сети, генерирующей пороговое напряжение, R ₀ – R ₉.Поскольку нам нужна линейная шкала, все резисторы должны быть одинаковыми. Мы выберем достаточно высокое сопротивление резистора, чтобы минимизировать энергопотребление, но в то же время общее сопротивление R _t должно быть намного ниже, чем входное сопротивление каждого операционного усилителя.

Так как у нас 10 одинаковых резисторов, общее сопротивление R _t будет равно 10 R ₀.

Давайте выберем R _t так, чтобы оно было в 20 раз меньше входного сопротивления 1 МОм.При таком выборе R _t должно быть равно примерно (1/20) МОм, то есть 10R ₀ = 50 кОм, то есть R ₀ = 5 кОм. Наиболее близким к значению 5 кОм для резисторов серии E24 является значение 4,7 кОм, поэтому значение 4,7 кОм будет разумным выбором.

Теперь пора рассчитать резисторы от R _L0 до R _L9,, которые должны быть включены последовательно со светодиодами. Напряжение питания составляет 12 В, и предполагается, что уровень логической 1 в каждом компараторе соответствует напряжению, которое на 2 В ниже напряжения питания.Это означает, что уровень логической 1 на выходе любого компаратора составляет около 10 В. Исходя из этого, а также поскольку напряжение на концах каждого светодиода составляет 2 В, при токе 20 мА мы заключаем, что напряжение на концах каждого резистора R _L составляет 8 В. Затем, используя закон Ома (R = V / I) и установив V = 8 В и I = 20 мА, мы обнаруживаем, что каждый резистор R _L должен быть равен 8 / 0,02 = 400 Ом. Ближайшее значение при 400 Ом для резисторов серии E24 составляет 390 Ом. Таким образом, значение 390 Ом является разумным выбором для всех резисторов R _L.

Пример конструкции логарифмического индикатора уровня звука

Предположим, мы хотим разработать логарифмический индикатор уровня звука с 10 светодиодами и шагом разрешения 3 дБ. Имеется напряжение питания +12 В и приходится использовать операционные усилители с известными характеристиками. Входное сопротивление операционных усилителей составляет около 1 МОм, а максимальное выходное напряжение на выходе любого операционного усилителя (положительная шина) примерно на 2 В ниже положительного напряжения питания.Из рабочих характеристик светодиода также известно, что любой из доступных светодиодов, который приводится в действие током 20 мА, имеет на своих выводах напряжение около 2 В.

Обращаясь к схеме на Рисунке 1, поскольку у нас есть 10 светодиодов, нам понадобится 10 резисторов для сети, генерирующей пороговое напряжение, R ₀ – R ₉. Выберем R _t так, чтобы оно было в 20 раз меньше входного сопротивления 1 МОм. Таким образом, R _t должно быть около (1/20) МОм = 50 кОм.

Установив S = 3 дБ в уравнении (9), мы вычислим, что Α = √2 -1.

Установив Α = √2 -1 в уравнении (12) и для Ν = 9, мы находим, что R ₀ = 2233 Ом.

После расчета значения для R ₀, мы можем рассчитать все остальные значения для остальных резисторов вне шкалы (от ₁ до ₉). Используя уравнение (10) для N = 9 и задав R ₀ = 2233 Ом, мы можем найти, что:

R ₁ = 921,2 Ом, R ₂ = 1300 Ом, R ₃ = 1820 Ом, R ₄ = 2610 Ом, R ₅ = 3667 Ом, R ₆ = 5180 Ом, R ₇ = 7317 Ом , R ₈ = 10340 Ом, R ₉ = 14600 Ом

Ближайшие значения к вышеуказанным значениям для резисторов серии E96 (1%) составляют:

R ₁ = 931 Ом, R ₂ = 1301 Ом, R ₃ = 1838 Ом, R ₄ = 2596 Ом, R ₅ = 3650 Ом, R ₆ = 5230 Ом, R ₇ = 7320 Ом, R ₈ = 10200 Ом, R ₉ = 14700 Ом

Рисунок 4. R _i номиналы резисторов в Ом, для Ν = 9 и R _t = 50K

Теперь пора рассчитать резисторы от R _L0 до R _L9, которые должны быть подключены последовательно со светодиодами. Напряжение питания составляет 12 В, и предполагается, что уровень логической 1 в каждом компараторе соответствует напряжению, которое на 2 В ниже напряжения питания. Это означает, что уровень логической 1 на выходе любого компаратора составляет около 10 В. Исходя из этого, а также поскольку напряжение на концах каждого светодиода составляет 2 В, при токе 20 мА мы заключаем, что напряжение на концах каждого резистора R _L составляет 8 В.Затем, используя закон Ома (R = V / I) и установив V = 8 В и I = 20 мА, мы обнаруживаем, что каждый резистор R _L должен быть равен 8 / 0,02 = 400 Ом. Ближайшее к 400 Ом значение для резисторов серии E24 составляет 390 Ом. Таким образом, значение 390 Ом является разумным выбором для всех резисторов R _L.

Подробнее об этой статье

Вышеупомянутая статья «Объяснение аналоговых светодиодных индикаторов уровня звука» является частью некоторых заметок из лекций по электронике, прочитанных Г. Адамидисом (физик – магистр электронной физики) в греческом профессионально-техническом институте высшего образования.Предлагаемый тест является переводом греческого оригинала.

Целью статьи является анализ основной концепции аналоговых светодиодных индикаторов уровня звука. В контексте этого анализа мы предлагаем несколько топологий схем на основе компараторов операционных усилителей. Конечно, компараторы могут быть построены с элементами, отличными от операционных усилителей, такими как биполярные транзисторы или полевые транзисторы.

В статье представлена идея и понятная методика, и ее можно использовать как конструкцию или учебное пособие.

Всегда есть место для улучшений. Если вы считаете, что что-то не так или что-то нужно улучшить, не стесняйтесь размещать свои комментарии или отправлять отзывы. В CircuitLib мы высоко ценим любой вклад от кого-либо.

Цепь светодиодного индикатора уровня звука

Предлагаемый светодиодный измеритель уровня звука обнаружит звук, попадающий в микрофон, и покажет его уровень громкости с помощью набора светодиодов, соединенных в виде гистограммы.

Описание схемы

На рисунке ниже вы можете увидеть измеритель уровня звука.Звуковой сигнал обнаруживается MIC1 (элемент электретного микрофона) и подается на вход первого операционного усилителя, U1-a.

Это половина двойного операционного усилителя LM1458N. Значения R3 и R4 настраивают усиление операционного усилителя, которое равно R4 / R3 на уровне 100.

Вы можете добиться этого, используя значения, указанные для резисторов. Затем сигнал направляется на вход второго операционного усилителя (U1-b), где он снова усиливается с коэффициентом от 1 до 33. Это зависит от настройки переключателя диапазонов S1.

Если переключатель диапазонов установлен в положение «A», R6 равен 1 кОм, а R7 – 33 кОм. Конфигурация таким образом позволяет каскаду иметь усиление 33. В позиции «B» усиление составляет 10; а в позициях «C» и «D» прирост составляет 2,2 и 1 соответственно.

Выходной сигнал операционного усилителя U1-b преобразуется в изменяющийся сигнал постоянного тока с помощью удвоителя напряжения.

Эта схема выпрямителя состоит из компонентов D1, D2, C3 и C4. Транзистор Q1 включен в схему эмиттерного повторителя для отделения сигнала постоянного тока от входной сети U2 (драйвер дисплея LM3914 dot / bor).

Транзистор Q2, стабилитрон D3 и резистор R13 образуют схему регулятора напряжения, которая снижает напряжение питания 9 В до стабилизированного источника питания 5 В, который используется для питания U2. Последний связан с конфигурацией точечного дисплея.

Поскольку напряжение сигнала, подаваемое на вход U2 на выводе 5, отличается, один из десяти светодиодов будет гореть в соответствии с уровнем входного напряжения.

На самом низком рабочем уровне входа U2 генерирует выходной сигнал на контакте 1, который заставляет LED1 загораться.Самый высокий входной уровень, показанный на входе U2 (около 1,2 В), вызывает загорание LED10.

Резисторы R10 и R11 образуют стандартную сеть делителей напряжения, которая снижает напряжение выходного сигнала Q1 до рабочего диапазона, который соответствует входным требованиям U2.

Резистор R12 настраивает ток возбуждения светодиода. Световой поток светодиодов может быть увеличен за счет уменьшения значения R12 или уменьшен за счет увеличения номинала резистора. Нижнее предельное значение R12 не должно быть меньше 680 Ом.

Хотя принципиальная схема не так важна, аккуратность и короткие соединительные провода сделают ее более организованной как конечный продукт.

Цепь индикатора уровня звука может быть сконструирована на монтажной плате или, если у вас есть возможность, на печатной плате.

Если вы выбрали перфорированную плату, используйте гнезда для микросхем. Соберите схему в небольшом пластиковом корпусе с MIC1, прикрепленным к одному концу, а светодиоды и переключатель диапазонов расположены сверху, если вы часто будете использовать шумомер.

Самый простой способ настроить шумомер – использовать другой коммерческий шумомер.

Если это невозможно, вы можете выбрать следующий способ, особенно если схема будет применяться для сравнительного сравнения уровней звука.

Некоторые поставщики предлагают ряд дешевых пьезоэхостеров, для которых производители указали уровень выходного звука в дБ на безопасном расстоянии.

Как калибровать

Калибровка этого светодиодного шумомера проста – выберите эхолот с указанным уровнем выходного дБ (скажем, 100 дБ) на расстоянии одного дюйма и поместите MIC1 примерно на таком же расстоянии от эхолота.После этого настраивайте переключатель диапазонов S1, пока не загорится светодиод 5 ^th. Это означает, что звуковой диапазон составляет 100 дБ.

Эта бесшовная калибровка означает, что мы можем определить приблизительные значения положения переключателя. Это: положение A = 65–85 дБ; положение B = от 80 дБ до 96 дБ; положение C = от 94 дБ до 105 дБ; и положение D = 100 дБ до более чем 115 дБ.

На близком расстоянии реактивный самолет издает звук более 120 дБ, что очень близко к болевому порогу. Точно так же окружающий шум производственного предприятия составляет от 65 дБ до более 80 дБ.

Стандартный разговор между двумя людьми, измеренный с расстояния в 1 фут, составляет почти 75–80 дБ. Чтобы проверить схему, просто поместите микрофон на расстоянии примерно 30 см от себя и говорите небрежно.

В то же время отрегулируйте R14 так, чтобы LED5 светился в диапазоне «A». Этот простой шумомер, хотя и не является высококлассным прибором, способен довольно хорошо измерять обычные шумы.

Список деталей

Схема шумомера с использованием LB1409 – ElecCircuit.com

Этот проект представляет собой схему шумомера, которая проста и очень дешева, может управлять 9 светодиодными дисплеями. LB1409 используется в качестве основы для этой схемы, поэтому они имеют небольшие размеры.

Это наша простая схема, выполненная в современном стиле. Которая использует только LB1409-IC1, но может управлять светодиодом до 9 светодиодов. Так обеспечивает свет красивее, чем старый.

LB1409-IC является развитием LB1405-IC, драйвер которого имеет 5 светодиодов, улучшая возможность управления светодиодами до 9 светодиодов, и может подключаться для использования как измерения переменного, так и постоянного тока.

Следовательно, его можно использовать как схему VU-метра и измерителя сигнала. Однако на рисунке 1 показана схема внутри ИС.

Рисунок 1 Показать схему внутри LB1409-IC

Функции LB1409
– Дисплей: отображение уровня входного сигнала в виде шкалы с помощью 9 красных, зеленых светодиодов.
– Уровень компаратора: после настройки с интервалом 3 дБ. -18 дБ, -15 дБ, -12 дБ, -9 дБ, -6 дБ, -3 дБ, 0 дБ, + 3 дБ, + 6 дБ.
– напряжение питания: Рекомендуемый диапазон напряжения питания: от 7 В (Vccmin) до 16 В.при более низком напряжении питания используйте LB1409 с параллельным приводом.
– Опорное напряжение: вывод Vref2 = 5 В, разрешающий постоянный ток через внешний транзистор.

А в Рисунок 2 Простая схема измерителя сигнала БУ с использованием LB1409.

Как построить и использовать

Этот проект легко построить, поскольку он состоит из нескольких частей. Вы можете использовать компоновку печатной платы и компоновку всех компонентов

Компоновку печатной платы на VU / Signal Meter

Компонентную компоновку VU / Signal Meter

Его можно напрямую подключить для измерения выходного сигнала усилителя и использовать для замены сигнала метр для тюнера.Или, если вы не можете использовать для измерения уровня амплитуды сигнала переменного тока, такого как звуковой сигнал от тюнера, проигрывателя компакт-дисков или проигрывателя MP3.

Таким образом можно сказать, что эта схема действительно хороша.

В приложении просто отрегулируйте потенциометр VR1 до тех пор, пока светодиоды не загорятся желаемой величиной, в соответствии с входным сигналом.
На рисунке 2 показана схема подключения для использования в качестве цепей измерителя сигнала.
Если вы хотите подключить 10 светодиодов, можно добавить светодиод 1, который светится все время при включении питания.

Связано: Требуется блок питания 12 В .

Список компонентов

IC1: LB1409, драйвер 9-элементного красно-зеленого светодиодного индикатора уровня
Q1: BC337, 1A 80 В NPN-транзисторы

Резисторы 0,25 Вт, допуск: 5%
R1: 82 Ом
R2 : 3K
R3: 30 Ом
R4: 22K
R5: 1K
R6: 10K
R7: 100K
R8: 18K
C1, C3: 4,7 мкФ 25 В, электролитический
C2: 1 мкФ 50 В, электролитический
VR1: 10 K, потенциометр
ZD1: 3,9 В, стабилитрон

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Схема индикатора уровня звука

с использованием LM339

Этот индикатор уровня звука с использованием схемы LM339 очень интересен, поскольку позволяет нам визуализировать интенсивность уровня звука, подключив эту схему к входу динамика.

Интегральная схема LM339 имеет 4 компаратора, которые работают полностью независимо, но используют один и тот же источник напряжения.

Источник напряжения может находиться в диапазоне от 2 до 36 вольт. Эта ИС также работает с двумя источниками напряжения +/- V (двойной источник напряжения) до тех пор, пока сумма двух напряжений не превышает максимально допустимое.

Как работает индикатор уровня звука?

Схема имеет три выхода. Каждый из них подключен к светодиоду через ограничительный резистор.

Сначала загорается зеленый светодиод при низком напряжении сигнала, затем желтый светодиод при среднем уровне сигнала, а при более высоком уровне сигнала загорается красный светодиод.

Для достижения нашей цели используется интегральная схема LM339. Эта интегральная схема имеет 4 компаратора, которые могут питаться от источника напряжения одной полярности.

Входной сигнал подается на цепь резистора-потенциометра, которая используется в качестве делителя напряжения, регулирующего амплитуду сигнала, подаваемого на первый компаратор. Конденсатор C2 блокирует любую составляющую напряжения постоянного тока.

Первый компаратор используется как повторитель напряжения. Таким образом можно получить на выходе тот же сигнал, что и на входе.

Преимущество этих компараторов напряжения заключается в том, что они имеют очень высокий входной импеданс и не нагружают выход усилителя, который передает аудиосигнал на динамик.

Выход первого компаратора соединен с инвертирующим входом трех других компараторов.

Неинвертирующие входы 3 компараторов подключены к 3 потенциометрам, которые используются для установки уровня напряжения, определяющего, какие светодиоды будут гореть.

Регулировка четырех потенциометров в цепи дает желаемый эффект.

Список компонентов схемы

1 LM339 IC, 4 компаратора (IC1)
3470 Ом резисторы (R1, R2, R3)
1 резистор 330 кОм (R4)
1 1.Резистор 2M (R5)
1 резистор 470K (R6)
1 потенциометр 100K (VR1)
3 потенциометра 500K (VR2, VR3, VR4)
1 электролитический конденсатор 1 мкФ (C1)
1 конденсатор 100 нФ (нанофарад) (C2)
3 светодиода, красный, желтый, зеленый (D1, D2, D3)
1 батарея 9 В или источник напряжения 9 В

Схема индикатора уровня напряжения с использованием микросхемы LM339

Индикатор уровня напряжения – это схема, которая может использоваться для индикации диапазона входного напряжения.Обычно схема состоит из последовательности пороговых точек с соответствующей последовательностью светодиодов, которые загораются, когда входное напряжение достигает значения, равного или превышающего каждое пороговое значение.

Например, опорными точками цепи уровня напряжения являются 3 В, 6 В, 9 В, 12 В, а соответствующие светодиоды – LED1, LED2, LED3, LED4 соответственно. Если мы подадим входное напряжение 8 В, тогда светодиоды 1 и 2 загорятся, а светодиоды 3 и 4 останутся выключенными. Поскольку входное значение выше контрольной точки 3 В и 6 В, но ниже 9 В и 12 В.

В приведенной здесь схеме индикатора уровня напряжения используется схема компаратора для сравнения входных значений, чтобы проверить, находится ли входное значение выше или ниже эталонного значения.

Компаратор – это устройство, которое сравнивает два входа и выдает результат, который указывает, какой вход больше.

Два входа компаратора – это инвертирующий (-) и неинвертирующий (+) вход. Выход компаратора будет в высоком состоянии или положительном насыщении, когда входное напряжение на неинвертирующем выводе больше, чем напряжение на инвертирующем выводе.И выход переключается в низкое состояние или отрицательное насыщение, когда входное напряжение на инвертирующем выводе больше, чем на неинвертирующем выводе. Он просто проверяет напряжение между двумя входами и выдает на выходе высокий или низкий уровень, независимо от величины разницы между ними.

Например, если входное напряжение в неинвертирующем (+) = 6В, входное напряжение в инвертирующем (-) = 5,8В. Затем выходной сигнал становится высоким, поскольку напряжение на неинвертирующем выводе имеет большее значение.Если мы обменяем вышеуказанные значения напряжения между двумя входами, то инвертирующий терминал будет иметь большее значение, а затем выход переключится в НИЗКОЕ состояние.

Lm339 Компаратор IC

Основным компонентом этой схемы индикатора уровня напряжения является микросхема LM339, представляющая собой четырехканальный компаратор, имеющий 4 компаратора. Таким образом, мы можем использовать до 4 эталонных значений для сравнения; чтобы проверить, находится ли входное напряжение выше или ниже 4 контрольных точек.

Lm339 Схема выводов

Компаратор	Штифт	Функция
Компаратор 1	4	– Инвертирующий вход 1
	5	+ неинвертирующий вход 1
	2	Выход 1
Компаратор 2	6	– Инвертирующий вход 2
	7	+ неинвертирующий вход 2
	1	Выход 2
Компаратор 3	8	– Инвертирующий вход 3
	9	+ неинвертирующий вход 3
	14	Выход 3
Компаратор 4	10	– Инвертирующий вход 4
	11	+ неинвертирующий вход 4
	13	Выход 4

Работа контура

Здесь эталонные напряжения получены с помощью схемы делителя напряжения из равных резисторов (1 кОм).Делитель напряжения подключен к источнику питания, и каждая точка подключена к неинвертирующему выводу компараторов. В схеме четыре резистора 1кОм, напряжение на каждом резисторе будет равно Vcc / 4. Если напряжение на всем резисторе составляет 12 В, тогда напряжение на каждом резисторе составляет 12/4 = 3 В. Следовательно, напряжение на резисторах R1, R2, R3, R4 относительно GND будет напряжением на инвертирующем выводе компараторов 1, 2, 3, 4, то есть 3 В, 6 В, 9 В, 12 В соответственно.

Вход обычно подключается к инвертирующей клемме четырех компараторов. Если входной сигнал имеет значение выше каждой контрольной точки, тогда выход соответствующего компаратора действует как приемник, и загорается светодиод.

Здесь мы подключили опорные значения к неинвертирующей клемме компаратора, а входной сигнал – к инвертирующей клемме. Чтобы переключить выход в низкое состояние и действовать как сток, когда напряжение на инвертирующем входе выше, чем на неинвертирующем входе.

Почему не предусмотрено получение высокого состояния на выходе, когда входное напряжение больше опорного значения? Поскольку выход LM399 IC имеет выход с открытым коллектором, следовательно, он не является источником нагрузки, он может действовать только как приемник. Выход обеспечивает путь только к контакту заземления, но не к источнику напряжения. Следовательно, мы должны подключать нагрузку через плюсовую клемму источника питания и выходной контакт компаратора, а не между выходом и GND. Итак, здесь в схеме анод светодиодов подключен к Vcc, а катод – к выходу.

В этой схеме мы можем измерить входное напряжение от 0 до 12 В. Поскольку эталонные значения получаются как 3V, 6V, 9V, 12V путем деления на Vcc / 4, Vcc / 2, 3Vcc / 4, Vcc соответственно; Vcc в цепи составляет 12 В, а разница между каждой точкой составляет Vcc / 4.

Масштабируя входное или опорное напряжение, можно использовать одну и ту же схему для проверки широкого диапазона уровней напряжения.

Если входное напряжение имеет меньший диапазон, вы можете отрегулировать уровни опорного напряжения, добавив последовательное сопротивление с резисторами от R1 до R4.Напряжение на всех резисторах R1 – R4 будет VT = Vcc – VR5; Напряжение на резисторах = напряжение питания – падение напряжения на R5. Затем напряжение на делителе напряжения делится на четыре реперных точки VT / 4.

Для измерения более высоких напряжений используйте на входе делитель напряжения, чтобы получить входное напряжение с определенным соотношением.

Тогда напряжение на RB является масштабированным значением входного напряжения, подаваемым на компаратор, соответствующим входному напряжению.

ВРБ = В (РБ / РА + РБ) | V – напряжение входного сигнала

Например, если входное напряжение находится в диапазоне от 0 до 60 В, вы можете получить шкалу от 0 до 12 В, используя делитель напряжения с резисторами, RA = 12 кОм, RB = 3 кОм,

Тогда VRB = 60 (3000/15000) = 12 В

Таким образом, используя делитель напряжения для диапазона напряжений от 0 до 60 В, входные сигналы компараторов напряжения 3 В, 6 В, 9 В, 12 В генерируются для входных напряжений 15 В, 30 В, 45 В, 60 В соответственно.

Необходимые компоненты

Микросхема – Lm339

Резисторы

R1, R2, R3, R4, R6, R7, R8, R9 – 1 кОм

R5 -10 кОм

светодиод

D1, D2, D3, D4 – 5 мм

Схема беспроводного индикатора уровня музыки

Беспроводной индикатор уровня музыки – это электронное устройство, созданное для определения различных уровней музыкального сигнала и преобразования его в соответствующие уровни освещения над линейкой светодиодной матрицы.

Эта простая схема создает ослепительный светодиодный световой эффект, обнаруживая любую музыкальную частоту в атмосфере и подсвечивая 10-светодиодный гистограммный индикатор, показывающий уровень музыки.

Предлагаемая схема подходит для приложений, в которых задействованы музыка и развлечения, например, на вечеринках, фестивалях, вечеринках и т. Д.

Поскольку схема разработана для работы без проводов, нет необходимости в физическом контакте, что упрощает установку устройства. ручка и очень портативный.

Схема может питаться от батареи 3 В или даже от зарядного устройства вашего мобильного телефона и может быть подключена в любом месте концертного зала для получения ожидаемых ослепляющих световых эффектов, управляемых музыкой.

Как это работает

Обращаясь к принципиальной схеме ниже, мы можем понять конструкцию с помощью следующих пунктов:

Схема в основном построена на двух этапах: 1) микрофонный усилитель, 2) цифровой на основе LM3915. Процессор светодиодного дисплея.

T1, T2, T3 образуют простую схему транзисторного микрофонного усилителя, которая усиливает слабую атмосферную музыку или уровни звука до относительно более высоких амплитуд напряжения на коллекторе T3.

LM3915 сконфигурирован как детектор напряжения и драйвер светодиода. Любая диаграмма роста и падения напряжения на его выводе № 5 преобразуется в гистограмму из 10 светодиодных индикаторов, подключенных к 10 выходам ИС.

Это означает, что при минимальном диапазоне напряжений светодиод №1 будет гореть, а по мере повышения напряжения соответствующие светодиоды начнут гореть с возрастающей последовательностью. На максимальной дальности загорится 10-й светодиод.

Процесс будет обратным, когда напряжение на этом контакте упадет, создавая непрерывное движение вперед и назад на светодиодной подсветке с чудесным музыкальным световым эффектом.

Этот максимальный диапазон обнаружения может быть установлен или отрегулирован с помощью показанной предустановки 10K, прикрепленной к той же распиновке IC.

В предлагаемой конструкции усиленный аудиовыход каскада MIC подается на контакт № 5 LM3915. Микросхема воспринимает изменяющиеся амплитуды музыкальных сигналов и, соответственно, заставляет светодиоды танцевать по заданной схеме обратного движения вперед.

Значения C2 и R2 вместе для каждого по отдельности могут быть изменены для настройки времени отклика последовательности.Более высокие значения позволят светодиодам двигаться медленнее, а более низкие значения позволят светодиодам переключаться с большей скоростью.

Видео-демонстрация:

Список деталей

R1 = 4k7
R2, R6, R9 = 1K
R3 = 2M2
R4 = 33K
R5 = 47010 R7 = 10K
R8 = 10k предустановок
C1 = 0,22 мкФ керамика
C2 = 100 мкФ / 16 В или 25 В
C3, C4 = 1 мкФ / 16 В или 25 В
T1, T2 = BC547
T3 = BC557
MIC = электретный MIC
Светодиоды = все светодиоды красного цвета, 5 мм, 20 мА или по желанию.

Как подключить к разъему 3,5 мм Аудиовход

Пользователи, которые не хотят иметь функцию беспроводного определения уровня музыки, могут легко изменить конструкцию соответствующим образом, полностью исключив каскад усилителя MIC.

Схема 10-светодиодного индикатора уровня музыки для подключения через USB или для подключения мобильного телефона 3,5 мм показана ниже. Вход схемы также может быть напрямую подключен к клеммам громкоговорителя для достижения требуемого высокого качества индикации уровня музыки.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Светодиодный измеритель уровня звука для звука

Продукты Elliott Sound

пр.60

Обратите внимание: для этого проекта доступно печатных платы.Нажмите на картинку для более подробной информации.

Введение

Спасибо Uwe
Beis за дисплей счетчика

Совершенно верно, что в сети уже есть много вариантов этой схемы, но для полноты – и поскольку для этой версии есть печатные платы – вот еще одна.

Светодиодный индикатор проще и меньше, чем его аналоговый аналог, и очень часто используется в аудиооборудовании. Эта версия основана на микросхеме National Semiconductor IC и использует логарифмическую версию.Каждый светодиод работает с разницей в 3 дБ по сравнению с предыдущим, и имеется перемычка, позволяющая разрешить режим точки или полосы.

Этот проект также является важной частью расширяемого анализатора, который будет опубликован в ближайшее время (или, возможно, «когда-нибудь»), и для каждой полосы частот используется одна измерительная схема. Есть много других применений простого светодиодного измерителя уровня громкости. Они идеальны в качестве измерителей мощности на усилителях, могут использоваться с микшерами (включая высококачественный микшер, описанный на страницах проекта), предусилителями и любым другим приложением, где важно знать уровень сигнала.

Рисунок 1 – Фотографии двух версий светодиодного измерителя уровня громкости

Описание

Схема полностью традиционна и основана на рекомендациях по применению от National Semiconductor. Схема показана на рисунке 1, и, как вы можете видеть, она использует одну ИС и несколько дискретных компонентов. Постоянный ток к светодиодам почти не фильтруется – C1 включен, чтобы убедиться, что ИС не колеблется, и не является крышкой фильтра. Это позволяет получить более высокий ток светодиода с меньшим рассеянием, чем было бы, если бы постоянный ток был полностью сглажен, а полное сглаживание также потребовало бы гораздо большего конденсатора.Это увеличивает размер и стоимость проекта – особенно важно, если он будет использоваться в больших количествах, как это может быть в случае с микшером или анализатором.

Рисунок 1 – Схема светодиодного измерителя VU

L1 – L7 обычно будут зелеными (нормальный рабочий диапазон), а L8 – L10 должны быть красными (указывая на перегрузку). Это дает запас по перегрузке 9 дБ, когда устройство откалибровано, как описано ниже. Как показано, полная шкала чувствительности (с VR1 на максимум) составляет пиковое значение 4 В (приблизительно 2.8 вольт RMS). Он предназначен для прямого подключения к предусилителям высокого уровня или выходу усилителя малой мощности на громкоговорители. Чувствительность легко изменить.

JP1 определяет режим точки или полосы. При установленной перемычке устройство работает в полосовом режиме, а это означает, что светодиоды будут гореть непрерывно. Если перемычка не установлена, то будет гореть только светодиод, соответствующий текущему уровню сигнала. В точечном режиме используется гораздо меньший ток, но дисплей не так заметен.

Питание поступает от трансформатора 15 В (подключен к AC1-AC2).Обычно вы можете использовать самый маленький из доступных, так как средняя мощность довольно низкая. Пиковый ток составляет около 120 мА постоянного тока, поэтому трансформатора 5 ВА будет достаточно для питания двух цепей счетчика. Один выход 15 В идет на клемму AC1, другой – на AC2. Резистор на 10 Ом изолирует соединение с землей, чтобы предотвратить гудение, если тот же трансформатор используется для питания предусилителя (например).

Рисунок 2 – Цепь источника питания (одиночная обмотка 15 В переменного тока)

Блок питания очень простой и легко подключается.Также можно использовать трансформатор 15–0–15 В, поэтому в схеме можно использовать тот же трансформатор, что и предусилитель (например). Напряжение питания не должно превышать 25 В постоянного тока или пиковое.

Рисунок 3 – Цепь источника питания (две обмотки 15 В переменного тока – 15-0-15)

Если вы хотите использовать трансформатор с центральным отводом, используйте схему, показанную на рисунке 3. Рабочие характеристики идентичны показанным на рисунке 2 для всех целей и задач.

Примечание: Общее напряжение питания должно быть больше опорного напряжения, но Схема будет отлично работать при напряжении питания до 5 В при опорном напряжении 4 В или меньше.Если используется источник низкого напряжения, можно просто соединить RDC и DC +. все вместе. Использование необработанного постоянного тока требуется только при напряжении питания выше примерно 12 В, чтобы поддерживать рассеиваемую мощность LM3915 в пределах номинальных значений.

Работа от батареи возможна, но имейте в виду, что батарея на 9 В не прослужит очень долго. Использование схемы, обозначенной точками, продлит срок службы батареи, потому что более низкого среднего тока.

Формула для определения чувствительности несколько сложна и еще больше усложняется тем фактом, что те же резисторы, которые изменяют опорное напряжение, также влияют на ток светодиода.Как показано, ток светодиода составляет около 12 мА. Чтобы избавить вас от (очень) утомительных вычислений, я подготовил таблицу для установки опорного напряжения (опорное напряжение устанавливает уровень сигнала для состояния «все светодиоды включены»). Оно всегда должно быть немного ниже измеряемого напряжения, чтобы можно было выполнить точную настройку с помощью VR1. Ток светодиода фиксируется на уровне 10-13 мА для всех напряжений.

(5,81)

Арт. Напряжение	R3 (k)	R4 (k)	I led (мА)
12 (11.6)	2,2	15	12
10 (9,99)	2,7	15	10,2
8 (8,13)	2,2			1,8	5,6	10,5
4 (3,81)	1,2	2,2	12,9
2 (2,20)	1,2
			1 – Значения резисторов для разных напряжений

Теперь, если вышеперечисленное выглядит слишком утомительным или не соответствует вашим потребностям, вы можете загрузить небольшой калькулятор, который будет делать именно то, что вы хотите, и даже можете проверить, какие значения вы получите из «реальных» значений резисторов.Щелкните здесь, чтобы загрузить LM3915.zip (12 583 байта) и распаковать файлы в каталог (папку) по вашему выбору. (Обратите внимание, программе требуются библиотеки времени выполнения Visual Basic 4.)

Схема воспринимает только положительный сигнал (т. Е. Только полуволновой). В большинстве случаев это не проблема, потому что, хотя формы аудиосигналов асимметричны, общий сигнал обычно уравновешивается в течение определенного периода времени. Если это нежелательно, на рисунке 2 показана простая схема выпрямителя, использующая сдвоенный операционный усилитель (дешевый вполне годится), и ее можно добавить между источником сигнала и входом.Это не прецизионный выпрямитель, поэтому он вносит небольшую ошибку в сигнал, вызывая снижение чувствительности сигналов низкого уровня. Таким образом, нижняя пара светодиодов не будет находиться на расстоянии 3 дБ друг от друга, но для целей мониторинга эту ошибку можно полностью игнорировать.

Если это будет использоваться, замените постоянный резистор 100 кОм вместо VR1 (от контакта 5 к земле) на рисунке 1 и подайте сигнал на IC через R1, как показано пунктирной линией. VR1 в выпрямителе сигнала будет использоваться для изменения усиления, а не в цепи измерителя.R3 и R4 должны использовать значения, показанные на Рисунке 1 для лучшей точности.

Рисунок 4 – Простой полноволновой выпрямитель и предусилитель

Для выпрямителя сигнала требуется напряжение ± 15 вольт, а аудиосигнал подается непосредственно на вход «Audio» схемы измерителя. Я предлагаю, чтобы уровень сигнала выпрямителя был достаточно высоким (или используйте регулятор «Set Gain», чтобы увеличить усиление первого каскада). Это минимизирует ошибки из-за неидеального выпрямителя. Причина отказа от использования схемы прецизионного выпрямителя просто связана с усилением – стандартная схема прецизионного выпрямителя не имеет никакого усиления, поэтому вы теряете возможность контролировать сигналы низкого уровня.Скорость цепи можно регулировать, изменяя значение C3. При высоком значении (скажем, 10 мкФ) измеритель будет действовать как измеритель пиковой программы, удерживая самые высокие пики в течение относительно длительного времени. Чем ниже значение, тем быстрее будет реагировать глюкометр.

Примечание – входное напряжение этой цепи всегда должно быть менее 10 В (среднеквадратичное значение). Более высокие уровни будут заблокированы защитными диодами (D1, D2), но эти нельзя полагаться на постоянную защиту от входных сигналов высокого уровня.Чрезмерные уровни приведут к выходу из строя входной цепи операционного усилителя. Для более высокого напряжения вход Необходимо использовать аттенюатор и рекомендуется использовать внешний ограничительный резистор (10 кОм), подключенный последовательно к входу.

Коэффициент усиления этой схемы (как показано) ограничен максимумом 11. При более высоких значениях усиления дешевые операционные усилители (например, 1458) не смогут усилить самые высокие частоты из-за ограничений полосы пропускания. Это означает, что самый низкий уровень сигнала, который вы можете получить для показаний полной шкалы, будет около 1.Пиковое значение 3 В или около 900 мВ RMS. Максимальное усиление, которое я бы рекомендовал, достигается при использовании резистора 4,7 кОм для R3. Это даст усиление около 22, после чего отклик едва достигнет 20 кГц. Это соответствует максимальной чувствительности сигнала чуть ниже 400 мВ RMS. Маловероятно, что это когда-либо понадобится на практике, поскольку 400 мВ слишком мало для работы любого предусилителя или микшера и сохранения приличных шумовых характеристик.

Калибровка

Вы (конечно) выбрали резисторы R3 и R4, чтобы получить опорное напряжение немного ниже измеряемого пикового напряжения.Теперь глюкометр можно откалибровать в соответствии с вашим приложением.

Это не могло быть проще. На максимальном уровне, на котором вы хотите управлять оборудованием (как показано на аудиомилливольтметре или осциллографе с поданным сигналом), отрегулируйте VR1 так, чтобы сигнал освещал все зеленые светодиоды (L1 является наиболее чувствительным, а L10 указывает максимальный уровень, поэтому L1 до L8 должен гореть). Если вход идет напрямую с выхода динамика, на входной клемме Aud следует использовать дополнительный резистор, чтобы снизить уровень.Это можно определить расчетным путем (оставляю это вам) или экспериментальным путем. Ориентировочно для усилителя мощностью 50 Вт внешнее сопротивление должно быть около 47 кОм.

Если вы используете внешний выпрямитель сигналов, VR1 следовало исключить из схемы, как описано выше. Подайте напряжение сигнала на вход выпрямителя сигналов на максимально допустимом уровне. Отрегулируйте VR1 (на выпрямителе) так, чтобы светодиоды с L1 по L8 загорелись.

Если вы калибруете измеритель для усилителя мощности, установите выход на уровень чуть ниже ограничения.Отрегулируйте уровень до тех пор, пока не загорятся все светодиоды. Таким образом, если последний светодиод (L10) загорается, когда вы слушаете музыку, вы будете знать, что вы очень близки к обрезке, и громкость следует уменьшить.

Индекс проектов
Основной указатель

Уведомление об авторских правах.
Больше новостей

Навигация по записям
Soken t100 55: Превосходный сокен t100 55 для удобства и простоты использования
Подключение электрокотла теплотех: Инструкции по эксплуатации | ТеплоТех
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Интересн
Интересные факты
Новинки
Новые
Передатчик
Передатчики
Примеры схем
Простые
Разное
Советы
Схем
Схемы
Электрон
Электроника
© 2019 «Tree of life» — Производство и продажа аксессуаров для iPhone
* iPad, iPhone, iPod, iPod classic, iPod nano, iPod shuffle и iPod touch являются торговыми марками компании Apple Inc, зарегистрированными в США и других странах. Apple Store является торговой маркой компании Apple Inc. PhotoFast является зарегистрированной торговой маркой компании PhotoFast Company Limited.
Вступайте в клуб любителей